智慧之路，任重道远；道阻且长，行则将至。

一、问题的提出

我国高速公路运营里程不断增加，2023年底已达到18.4万公里。按现行投资政策看，继续大规模建设的时代即将过去，下一步将是如何更好地服务用户和提升交通运输治理能力和治理水平两个方面。

在这些方面，国务院及交通运输部近几年接连发布各类数字交通、智慧交通发展纲要、规划和意见：

Ø 2019年7月：《数字交通发展规划纲要》，加强交通运输信息化向数字化、网络化、智能化转型；

Ø 2019年9月：《交通强国建设纲要》，建设安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合立体交通网络，要大力发展智慧交通，推动大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业深度融合，推进数据资源赋能交通发展；

Ø 2021年12月：《数字交通“十四五”发展规划》，明确要加强智慧公路建设，完善公路感知网络，推进公路基础设施全要素全周期数字化；

Ø 2022年1月：《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》，推动区块链等新技术与交通行业深度融合，构建泛在互联、柔性协同的智能交通系统；

Ø 2022年3月：《“十四五”交通领域科技创新规划》，推动云计算、大数据、物联网、移动互联等新技术与交通运输融合；

Ø 2023年9月：《关于推进公路数字化转型 加快智慧公路建设发展的意见》，推动公路建设、管理、养护、运行、服务全流程数字化转型。

在这些政策的指导下，各省也做了大量探索，其中智慧高速公路建设试点就是重要的方向和路径。目前，全国有40余条高速公路正在开展智慧公路试点建设。通过各方面的努力，交通运输发展方式加快转变、综合服务水平加速提升、智慧交通绿色交通提速建设，人民满意交通不断取得新进展。

总的来看，各省结合实际情况，从满足个性化需求出发，开展智慧公路建设，形成试点应用场景，发布了一系列技术规范文件，对于指导智慧公路建设起到了积极作用。

但是分析这些技术规范文件，存在内容参差不齐，深度不够；总体思路及发展路径不确定；智慧公路功能需求及层级架构不清晰；各省之间、各区域之间、各路段之间建设内容各异，发展不均衡。当前，总结试点工程成功经验和失败教训，形成可复制、可推广的成套方案，规范智慧公路设计，指导后期实施，应提上议事日程。

在建设过程中，设计是“灵魂”，而统一的设计就需要设计标准作为支撑。但是现阶段，在智慧公路方面暂无完整设计规范，基本都是在传统高速公路机电系统设计基础上，进行变更或二次设计来完成。

在具体实施过程中，各省都出现了普遍性和同质化的问题：

Ø 机电工程设计与智慧公路设计未有效融合，存在二次设计；

Ø 存在缺项漏项、交叉重复；

Ø 工程边界不清晰；

Ø 片面强调“智慧”，业务与技术融合不足。

该如何解决以上问题，甘肃省交通运输主管部门提出了“智慧高速公路与高速公路机电工程融合设计”的思路，并进行了初步研究探索。

所谓融合设计，就是将试点建设出现的智慧高速公路与高速公路机电工程单独设计、单独建设、单独验收等普遍性问题，通过融合设计形成完整体系，将智慧高速设计内容和高速公路机电系统设计内容有机结合，统一设计、统一验收。

融合设计可以解决三个方面的问题：

Ø 解决智慧高速公路设计与机电工程设计未能有效衔接的问题；

Ø 解决智慧高速公路设计和建设未能高效协同的问题；

Ø 解决智慧高速公路发挥实效作用不突出、公众体验感不强的问题。

但是如何融合设计呢？

智慧高速公路包括的内容广泛，高速公路机电系统因为其本身的特点，与智慧高速公路设计与实施虽紧密相连，但不是全部，但我们认为可以先从智慧高速公路与高速公路机电工程融合设计起步。

二、甘肃的研究与探索

甘肃省自“十一五”以来，高速公路规模同样不断扩大，路网结构趋于完善，在如何更好地服务用户和提升行业治理能力和治理水平上就成了重要问题。在此背景下，以及在国家政策和智慧交通理念的指引下，甘肃省近些年同样做了诸多智慧高速公路探索与研究，总体包括三个方面：

Ø 理论体系：包括《甘肃省智慧交通建设工作方案》《甘肃省智慧公路体系框架》《甘肃省智慧高速公路建设技术指南》等；

Ø 规划：包括《甘肃省环兰智慧路网规划》，目标是基本建成“环兰智慧路网”。

Ø 产业化发展：包括甘肃省智慧公路交通重点实验室、智慧交通与智能网联汽车综合测试应用示范基地、G312线清傅公路 “5G+智慧公路”等。

以上方案、规划、指南、标准等文件，总体形成了“12311”智慧公路建设体系，既一个工作方案、2个行动方案、3个规划及一个框架、一个建设技术指南。

《甘肃省智慧公路体系框架》是《甘肃省智慧高速公路建设技术指南》及《甘肃省智慧环兰路网规划》的理论指导，对我省高智慧公路建设进行了规划，提出了建设思路；

《技术指南》结合我省地域特色和智慧化服务需求，提出我省智慧高速公路建设的范围；

《分级标准》根据路段功能，结合服务能力，提出我省不同等级的智慧公路建设的具体任务和内容；

《环兰智慧路网规划》是全国首个提出路网级智慧公路的建设规划；

清傅智慧公路等试点项目，一方面是在这些文件的指导下进行的建设，同时也是这些文件的工程实践与试点实施。

但是到目前为止，以上文件仅回答了该不该做，做什么的问题，没有回答怎么做的问题。而怎么做的问题则需要融合设计回答。

智慧高速公路的发展，不是另起炉灶，而是在现有高速公路机电工程的基础上进行扩展与改变，是从原有道路监控、光纤通信、联网收费、隧道机电等传统四大机电系统到智慧高速公路体系框架，再到全要素监控、多元通信网络、智慧收费、隧道智慧管控和大数据应用五个方面。智慧高速和高速公路机电工程是包含关系，智慧高速所涵盖的内容，不只是高速公路机电工程，还如智能建造、智慧养护、基础设施数字化等等。

因此，融合设计先从五个方面展开，一是从原有机电系统的单一监控，到全要素感知监控；二是从原有机电系统的光纤通信网络，到多元融合通信网络；三是从原有机电系统的联网收费，到云收费；四是从隧道机电系统，到智慧隧道机电系统；五是从数据简单应用，到大数据综合应用。

高速公路机电工程监控系统以三级管理体制为主，由监控中心-分中心-各类设施，并在此基础上搭建道路及监视、气象检测、信息采集与发布等业务系统；融合设计则需包括主动交通管控、伴随式信息服务、全天候通信保障、交通运行监测、基础设施监测及资产管理和车路协同路侧设施六个部分。

高速公路机电工程通信网络主要以光纤网络为主，由光纤、以太网交换机构成；融合设计需要包括干线传输网络、综合接入网络、LTE-V通信网络、5.8G无线传输网络和WIFI服务，针对数据、视频和智慧公路中的全要素感知、通行服务、车路协同、智慧养护等应用场景，研究智慧高速公路“云-边-端”传输网络，分析数据传输的接口要求、带宽要求、稳定性等。

传统联网收费由收费中心-收费分中心-收费站-车道出入口四级管理体制构成；融合设计要求实现无感云收费，ETC门架数据综合应用，既融入基于“云-边-端”即“车道智能终端+站级边缘计算节点+后台云服务”协同架构的云收费模式，研究多模式收费下的收费车道设施、ETC门架设施、超限检测设施等设计技术要求。

Ø 2022年12月，兰州南绕城高速公路金城南“开口子”工程通车运营，此收费站为甘肃省首个采用智慧云收费系统收费站，为群众带来更为快速智慧的“甘肃交通新体验”，实现了车道智能终端+站级边缘计算节点+后台云服务的运行模式。

隧道机电系统包括交通监控网、闭路电视网、火灾报警网和电话广播网，有交通监控、闭路电视、紧急电话、有线广播、环境检测、隧道通风、照明、供配电、火灾报警、消防监控十大业务子系统；融合设计需要开展四网融合、一体化管控、交通事件检测及应急联动指挥、智慧照明、智慧通风、交能融合、机电设备资产数字化等建设内容的标准、规范和指南研究。

Ø 我省建设的基于机器视觉的运行检测与预警系统（G30连霍高速公路乌鞘岭隧道），经中国公路学会科技成果评价，达到国内领先水平，具备规模化推广应用的市场价值。本项目的建设与投入使用，是智慧高速公路与高速公路隧道机电工程融合设计的一次大胆尝试。

原有监控中心收集的数据基本没有应用，只是实现了“可看”的目标。智慧高速公路中的数据资源需要进行综合应用，因此需要从数据中台、服务中台、业务中台和信息安全四个方面进行规范、标准等内容的研究。

Ø 2022年5月，甘肃省综合交通运输数据中心投入使用，实现了路网监测由传统“人工盯屏”向“事件自动识别告警”转变，使路网突发事件发现到预警时间缩短为5至10秒，实现出行服务品质化、行业治理精准化和创新融合生态化。

三、困难与挑战

分析智慧高速公路与高速公路机电工程融合设计存在的困难与挑战主要有：一是编办的问题；二是预算定额的问题；三是工程边界。

编办层面，现行《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》包括路线、路面、桥梁、交通工程及沿线设施等内容，但缺少智慧高速公路内容，这就需要确认融合设计编制文件的合规性、合理性和完整性。

定额层面，2018年，交通运输部先后发布了多项公路工程概预算相关标准文件，包括公路工程建设项目投资估算编制办法、公路工程建设项目概算预算编制办法、公路工程概（预）算定额等，其中关于“交通工程及沿线设施”概预算定额共7节，机电工程主要设施设备均有涉及，而智慧化设施设备概预算定额空白。

工程边界层面，智慧高速公路涵盖内容广，高速公路机电工程只是其中的重要内容，该如何明确与主体工程、房建工程、交安工程、岩土工程、环境工程的专业界面？

智慧之路，任重道远；道阻且长，行则将至。智慧高速公路与高速公路机电工程融合设计，需要行业内，甚至其他领域学者和专家共同努力推动。